2022年下期 過去問 電力
このページでは、2022年下期電験三種試験の電力科目の解説を掲載しています。
問01：水力発電
問題
解説
(3)が誤り
日本における水力発電の発電電力量の比率は10％未満である。
※以下参照
問02：水力発電
問題
解説
衝動水車の説明。
比速度とは、落差1mで出力1kWを発生させたときの毎分の回転速度である。
答えは(5)となる。
※以下参照
問03：火力発電
問題
解説
(5)が誤り
コンパウンドサイクル発電の説明。
コンバインドサイクル発電は、大型補機が少なく一般の汽力発電に比べ所内率は小さい。
※以下参照
問04：原子力発電
問題
解説
原子力発電の特徴
答えは(1)となる。
※以下参照
問05：その他の発電
問題
解説
(5)が誤り
その他の発電方法の特徴
燃料電池発電は、発電時に振動や騒音は小さい。
※以下参照
問06：電力計算
問題
解説
パーセントインピーダンスの式より、
$$％Z=\frac{P_nZ}{{E_n}^2}×100=\frac{30×10^6×14.5}{{(66×10^3)}^2}≒9.99[Ω]$$
したがって、答えは(3)となる。
※以下参照
問07：変電所
問題
解説
変圧器の結線による特性の変化。
答えは(2)となる。
※以下参照
問08：送電
問題
解説
(2)が誤り。
トーショナルダンパは電線に取り付ける錘で，風による上下の振動を防止するためのものである。
※以下参照
問09：電力計算
問題
解説
受電端の三相電力の公式より、
$$P=\frac{V_SV_r}{X}sinδ$$
したがって、答えは(1)となる。
※以下参照
問10：地中電線
問題
解説
(3)が誤り。
(3)管路式は、他の方式と比較して熱放散が悪く，ケーブル条数が増加すると他のケーブルの温度上昇の影響を受けるため、さらに熱放散が悪くなり，送電容量が制限される。
※以下参照
問11：電気施設管理(法規)
問題
解説
文章に記載の通り。
(5)が答えとなる。
※以下参照
問12：配電
問題
解説
文章に記載の通り。
(3)が答えとなる。
※以下参照
問13：配電
問題
解説
(3)が誤り。
給電線のうちの一つに事故が発生しても，無停電で他の健全な給電線に供給系統を切り替え可能である。
※以下参照
問14：電気材料
問題
解説
文章の通り。
答えは(2)となる。
※以下参照
問15：火力発電
問題
解説
(a)
復水器で海水へ放出される熱量は、公式より
$$Q=qcρΔT=24×4.02×1.02×10^3×7≒688900≒6.89×10^5[kJ/s]$$
したがって、答えは(4)となる。
(b)
タービン室効率は次の公式で求められる。
$$η_T=\frac{P_T}{Q_i}$$
また、発電機効率からタービン軸出力を求めると、
$$η_G=\frac{P_G}{P_t}$$
$$P_T=\frac{P_G}{η_G}=\frac{600000}{0.98}≒612200[kW]$$
また、タービンに入る蒸気の熱量は、
$$Q_i=P_T+Q=612200+688900≒1301000[kJ/s]$$
よって、タービン室効率は、
$$η_T=\frac{612200}{1301000}≒0.4706≒47.1[％]$$
したがって、答えは(3)となる。
※以下参照
問16：電力計算(未完)
問題
解説
(a)
題意に沿って単線図を描くと図5のようになり，各値を図5のようにおく。力率 cosθ=0.8 であるから，
$$sinθ=\sqrt{1-cos^2θ}=\sqrt{1-0.8^2}=0.6$$
であり，受電端電圧\(V_r \)[V] 基準の電圧降下率 \(\frac{ε}{V_r}\)が10％であるから，送電可能な電流値 I [A] は，
$$\frac{ε}{V_r}=\frac{\sqrt{3}I(Rcosθ+Xsinθ)}{V_r}$$
$$0.1=\frac{\sqrt{3}I(6×0.8+4×0.6)}{60×10^3}$$
$$I≒481.1[A]$$
となる。よって，受電可能な皮相電力 S [MV⋅A] は，
$$S=\sqrt{3}V_rI=\sqrt{3}×60×10^3×481.1=50×10^6$$
したがって、答えは(3)となる。
※\(sin^2θ+cos^2θ=1 → sinθ=\sqrt{1-cos^2θ}=\sqrt{1-0.64}=0.6\)
(b)
$$sinθ=\sqrt{1-cos^2θ’}=\sqrt{1-0.6^2}=0.8$$
$$P’=S’cosθ’=65×0.6=39[MW]$$
$$Q’=S’sinθ’=65×0.8=52[Mvar]$$
受電端電圧基準の電圧降下率は、
$$\frac{ε}{V_r}=\frac{\sqrt{3}I(Rcosθ+Xsinθ)}{V_r}$$
であり、
$$P’=\sqrt{3}V_rI’cosθ’$$
$$ I’cosθ’= \frac{P’}{\sqrt{3}V_r}$$
$$Q’=\sqrt{3}V_rI’sinθ’$$
$$ I’sinθ’= \frac{Q’}{\sqrt{3}V_r}$$
であるため、
$$\frac{ε}{V_r}=\frac{\sqrt{3}I‘(Rcosθ’+Xsinθ’)}{V_r}=\frac{RP’+XQ’}{{V_r}^2}$$
と変形できる。ここで，調相設備から無効電力 \(Q_C\) [Mvar] を接続したときに電圧降下率が 10 ％ に維持されたとなっていることから，
$$0.1=\frac{RP’+X(Q’-Q_C)}{{V_r}^2}=\frac{6×39×10^6+4×(52×10^6-Q_C)}{{60×10^3}^2}$$
$$Q_C=20.5×10^6[var]$$
したがって、答えは(2)となる。
※以下参照
問17：線路計算(未完)
問題
解説
※以下参照
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